X射线衍射理论与实践（Ⅰ）（黄继武） 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

《X射线衍射理论与实践》(Ⅰ)介绍了X射线衍射学的基础理论和粉末X射线衍射的原理、仪器测试技术和数据处理方法。主要内容包括X 射线的产生和性质、晶体学基础、X 射线衍射几何与衍射强度理论,并介绍了各种X射线衍射实验方法和数据处理方法,包括X射线衍射仪和数据采集方法、数据的基本处理方法、物相定性分析、物相定量方法、结晶度计算方法、指标化与晶胞参数精修、微结构分析。针对每种应用都阐述了实验原理、数学基础、实验方法和操作应用与实践。

为活跃教学方法和提升教学质量,每章后提供练习,可用于课堂讨论与课后实践。所有练习在书后都附有讨论提纲和参考答案。

本书配有教学PPT,其中的教学实例和操作实践提供了原始数据和操作视频链接,可直接在课堂上放映,或自学使用。

《X射线衍射理论与实践》(Ⅰ)全书内容和应用实例涵盖金属材料、无机非金属材料、高分子材料、化学、化工、物理、地质、矿冶工程等学科领域,可作为这些专业本科生、研究生的教学用书,对于从事X射线衍射工作的技术人员和科研工作者也是很好的参考工具书。

绪 言  1

0.1　X射线衍射是材料结构表征的重要手段　  1

0.2　X射线衍射技术的应用与发展　  3

0.3　教学内容与教学方法　  7

第1章  X射线的产生和性质  9

1.1　X射线的本质　  9

1.2　X射线的产生　  10

1.2.1　X射线管　  10

1.2.2　同步辐射光源　  13

1.3　X射线谱　  14

1.3.1　连续X射线谱　  14

1.3.2　标识X射线谱　  15

1.4　X射线与物质的相互作用　  18

1.4.1　X射线的散射　  19

1.4.2　X射线的吸收　  20

1.4.3　X射线的衰减规律　  22

1.4.4　滤波片和实验波长的选择　  24

1.4.5　X射线的折射　  25

1.5　X射线的探测与防护　  26

1.5.1　X射线的探测　  26

1.5.2　X射线的防护　  27

练习　  27

第2章  晶体学基础  29

2.1　晶体结构　  29

2.2　晶体结构的点阵空间　  30

2.2.1　点阵　  30

2.2.2　点阵类型　  32

2.3　空间点阵与晶体结构的对应关系　  37

2.4　晶面与晶向指数　  38

2.4.1　晶面指数　  39

2.4.2　晶向指数　  40

2.4.3　六方晶系的晶面指数和晶向指数　  40

2.4.4　晶面间距　  41

2.5　晶体对称性　  42

2.5.1　晶体对称的基本概念　  42

2.5.2　宏观对称变换　  42

2.5.3　点群　  44

2.5.4　微观对称变换　  45

2.5.5　空间群的概念　  47

2.5.6　劳厄群　  48

2.6　倒易点阵　  48

2.6.1　倒易点阵的定义　  49

2.6.2　倒易矢量的基本性质　  52

2.6.3　晶面间距的计算公式　  54

2.6.4　晶面夹角的计算公式　  55

2.6.5　倒易点阵与正点阵的指数变换　  56

2.7　晶带　  57

2.8　晶体投影　  59

2.8.1　球面投影　  59

2.8.2　极射赤面投影和吴里夫网　  61

2.8.3　晶带的极射赤面投影　  64

2.8.4　单晶标准投影图　  65

练习　  67

第3章  X射线衍射几何  69

3.1　劳厄方程　  69

3.1.1　一维原子列的衍射　  69

3.1.2　二维原子列的衍射　  71

3.1.3　三维原子列的衍射　  71

3.1.4　劳厄方程的讨论　  72

3.2　布拉格定律　  72

3.2.1　布拉格方程的推导　  72

3.2.2　布拉格方程的讨论　  74

3.3　衍射矢量方程和厄瓦尔德图解　  77

3.3.1　衍射矢量方程　  77

3.3.2　衍射方向三种表示方法之间的联系　  78

3.3.3　衍射矢量方程的图解法　  78

3.4　X射线衍射方法　  80

3.4.1　X射线衍射方法的发展历程　  80

3.4.2　单晶衍射方法　  80

3.4.3　粉末法　  84

练习　  86

第4章  X射线衍射强度  88

4.1　一个电子对X射线的散射　  88

4.2　一个原子对X射线的散射　  90

4.2.1　原子散射因子　  90

4.2.2　原子散射因子的校正　  92

4.3　单胞对X射线的散射　  92

4.3.1　结构因子　  92

4.3.2　结构因子与系统消光　  94

4.4　结构因子与倒易阵点权重　  98

4.5　一个小晶体对X射线的散射　  100

4.5.1　干涉函数　  100

4.5.2　选择反射区　  102

4.5.3　小晶体的衍射积分强度　  104

4.6　粉末多晶体衍射的积分强度　  106

4.6.1　多重因子　  106

4.6.2　角因子　  108

4.6.3　温度因子　  108

4.6.4　吸收因子　  110

4.6.5　消光效应　  112

练习　  113

第5章  X射线衍射仪和数据采集方法  115

5.1　X射线衍射仪的基本组成　  115

5.2　测角仪的工作原理　  116

5.3　滤波方法　  119

5.4　辐射探测器　  121

5.5　计数测量中的主要电路　  125

5.6　数据采集参数的选择　  126

5.6.1　扫描方法　  126

5.6.2　扫描方式　  127

5.7　X射线衍射仪的操作　  128

5.7.1　衍射仪的启动与关机　  128

5.7.2　仪器参数设置程序　  129

5.7.3　测量参数设置　  129

5.8　样品的制备方法　  131

5.8.1　块体样品的制备　  131

5.8.2　粉末样品的制备　  132

5.8.3　粉末样品的固定　  132

5.8.4　试样制备注意事项　  134

练习　  136

第6章  数据的基本处理方法  138

6.1　X射线粉末衍射谱　  138

6.2　Jade软件简介　  140

6.3　Jade的用户界面　  140

6.4　程序设置　  145

6.5　读入数据文件　  148

6.6　建立PDF数据库检索文件　  150

6.7　基本数据处理方法　  151

6.7.1　数据平滑处理　  152

6.7.2　背景处理　  153

6.7.3　峰顶法定峰　  154

6.7.4　图谱拟合　  155

6.8　打印预览　  159

练习　  161

第7章  物相定性分析  162

7.1　物相的含义　  162

7.2　物相定性分析原理　  163

7.3　ICDD PDF卡片　  164

7.4　物相分析方法　  166

7.5　物相定性分析的实验方法　  168

7.6　物相定性分析的应用　  175

7.7　物相定性分析的特点　  180

7.8　PDF 数据库的检索　  181

练习　  183

第8章  物相定量方法  184

8.1　质量分数与衍射强度的关系　  184

8.2　外标法　  185

8.3　内标法　  186

8.4　标准添加法　  188

8.5　残余奥氏体定量方法　  190

8.6　RIR法　  192

8.7　加内标的RIR法　  199

8.8　定量方法的评价　  201

练习　  202

第9章  结晶度计算方法  204

9.1　结晶度的概念　  204

9.2　结晶度计算方法　  204

9.3　结晶度计算的应用　  206

9.4　其他结晶度计算方法　  213

练习　  218

第10章  指标化与晶胞参数精修  219

10.1　晶胞参数测量原理与误差来源　  219

10.1.1　晶胞参数测量原理　  219

10.1.2　误差来源　  220

10.2　误差消除方法　  222

10.2.1　图解外推法　  222

10.2.2　小二乘法　  223

10.3　晶胞参数精修的应用　  225

10.3.1　内标法　  225

10.3.2　外标法　  227

10.3.3　无标样法　  230

10.3.4　方法选择与评价　  231

10.4　指标化　  232

10.4.1　指标化基本原理　  232

10.4.2　指标化软件　  234

10.4.3　指标化结果正确性判据　  235

10.4.4　指标化方法的应用　  236

练习　  238

第11章  微结构分析  239

11.1　衍射峰的宽度　  239

11.1.1　衍射峰宽度的组成　  239

11.1.2　仪器宽度　  240

11.1.3　晶粒细化引起的宽度　  240

11.1.4　晶格畸变引起的宽化　  242

11.2　衍射峰宽度的卷积关系　  243

11.2.1　衍射线形的卷积关系　  243

11.2.2　积分宽度的卷积关系　  244

11.3　微结构求解的傅里叶变换法　  245

11.3.1　物理宽化的傅里叶变换法求解　  245

11.3.2　微结构的傅里叶求解　  247

11.4　微结构求解的近似函数法　  252

11.4.1　衍射峰的形状函数　  252

11.4.2　近似函数法计算物理宽度　  253

11.4.3　近似函数方法求晶粒尺寸与微观应变　  254

11.5　微结构分析的应用　  256

11.5.1　测量仪器半高宽　  256

11.5.2　计算晶粒尺寸与微观应变　  257

11.5.3　拟合结果分析　  260

练习　  262

练习参考答案  263

附录  289

附录1　常用基本物理常数　  289

附录2　元素的物理性质　  290

附录3　K系标识谱线的波长、吸收限和激发电压　  291

附录4　立方晶系晶面(或晶向)间的夹角　  294

附录5　元素的质量衰减系数　  297

附录6　原子散射因子　  299

附录7　洛伦兹偏振因子（1 cos22θ）/（sinθ cosθ）  304

附录8　德拜-瓦洛温度因子　  306

附录9　吸收因子　  307

参考文献  311

黄继武，中南大学材料科学与工程学院，教授，担任本科生和研究生《X射线衍射及应用》课程教学20年，X射线衍射实验教学20年。

作为项目负责人承担广东省重点研发项目“高端装备用铝合金”、湖南省自然科学基金重点项目“硬质合金粘结相”以及广东省、福建省多项其它课题，以及参加国家自然科学基金、973铝合金项目等。

为本科生和研究生开设X射线衍射晶体学课程和高等结构分析课程、X射线衍射实验课程，并经常被邀请为公司用户培训X射线衍射应用。

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前言

X 射线衍射技术是研究物质晶体结构及其变化规律的主要手段，是材料结构表征技术的重要组成部分，是材料科学工作者必须掌握的基本知识与科研工具。

本书内容和应用实例涵盖金属材料、无机非金属材料、高分子材料、化学、化工、物理、地质、矿冶工程等学科领域，可作为这些专业本科生、研究生的教学用书，在教学过程中除基础理论部分外可选择学习与专业相关的内容和实例操作。本书对于从事X 射线衍射工作的技术人员和科研工作者来说也是很好的参考工具书。

《X 射线衍射理论与实践》分Ⅰ、Ⅱ两个分册。两册书的内容包括：X 射线衍射学的基础理论和粉末X 射线衍射的原理、仪器、测试技术和数据处理方法。在基础理论部分，系统阐述了X射线的产生和性质、晶体学基础、X 射线衍射几何与衍射强度理论，并介绍了X 射线衍射实验方法及数据采集和处理方法。在应用实践方面，介绍了X 射线物相定性分析、物相定量分析、结晶度计算方法、指标化与晶胞参数精修、微结构分析、宏观内应力测量、织构的测定与分析以及非晶态物质结构的X 射线衍射分析。针对每种应用都阐述了实验原理、实验方法和操作应用与实践。书中还详细阐述了Rietveld 全谱拟合精修原理、数学基础和精修方法，并通过实例操作全面阐述了精修方法在材料研究中的应用。

本书第5 章和第6 章由中南大学机电工程学院黄田田老师编写，其余各章由材料科学与工程学院黄继武教授和李周教授共同编写，全书内容由黄田田老师进行了校核。

中南大学材料科学与工程学院“材料结构分析”精品课程教学团队一直致力于提高“材料结构分析”课程的教学水平。本书在编写过程中得到团队成员和学校、学院领导的鼓励和指导，在此表示衷心感谢! 全书由在材料结构表征领域卓有成就的湖南大学材料科学与工程学院周灵平教授审阅，在此对其在百忙中抽出宝贵的时间对全书的审阅表达由衷的感谢! 在本书编写过程中得到了化学工业出版社和中南大学的支持，在此一并感谢!

由于编者学术水平和认知视野的限制，书中难免存在某些不妥之处，请阅读者提出宝贵的修改建议，以便在再版时修正。

书中的一些具体实验方法引用于一些已经发表的专著和文献，列于书后，但可能存在不详之处，在此对原作者表示感谢!

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编著者

2020年4月

书籍介绍

《X射线衍射理论与实践》(Ⅰ)介绍了X射线衍射学的基础理论和粉末X射线衍射的原理、仪器测试技术和数据处理方法。主要内容包括X 射线的产生和性质、晶体学基础、X 射线衍射几何与衍射强度理论,并介绍了各种X射线衍射实验方法和数据处理方法,包括X射线衍射仪和数据采集方法、数据的基本处理方法、物相定性分析、物相定量方法、结晶度计算方法、指标化与晶胞参数精修、微结构分析。针对每种应用都阐述了实验原理、数学基础、实验方法和操作应用与实践。 为活跃教学方法和提升教学质量,每章后提供练习,可用于课堂讨论与课后实践。所有练习在书后都附有讨论提纲和参考答案。 本书配有教学PPT,其中的教学实例和操作实践提供了原始数据和操作视频链接,可直接在课堂上放映,或自学使用。 《X射线衍射理论与实践》(Ⅰ)全书内容和应用实例涵盖金属材料、无机非金属材料、高分子材料、化学、化工、物理、地质、矿冶工程等学科领域,可作为这些专业本科生、研究生的教学用书,对于从事X射线衍射工作的技术人员和科研工作者也是很好的参考工具书。